event-related potential responses to task switching are sensitive to choice of spatial filter

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2018
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Abstract
Event-related potential (ERP) studies using the task-switching paradigm show that multiple ERP components are modulated by activation of proactive control processes involved in preparing to repeat or switch task and reactive control processes involved in implementation of the current or new task. Our understanding of the functional significance of these ERP components has been hampered by variability in their robustness, as well as their temporal and scalp distribution across studies. The aim of this study is to examine the effect of choice of reference electrode or spatial filter on the number, timing and scalp distribution of ERP elicited during task-switching. We compared four configurations, including the two most common (i.e., average mastoid reference and common average reference) and two novel ones that aim to reduce volume conduction (i.e., reference electrode standardization technique (REST) and surface Laplacian) on mixing cost and switch cost effects in cue-locked and target-locked ERP waveforms in 201 healthy participants. All four spatial filters showed the same well-characterized ERP components that are typically seen in task-switching paradigms: the cue-locked switch positivity and target-locked N2/P3 effect. However, both the number of ERP effects associated with mixing and switch cost, and their temporal and spatial resolution were greater with the surface Laplacian transformation which revealed rapid temporal adjustments that were not identifiable with other spatial filters. We conclude that the surface Laplacian transformation may be more suited to characterize EEG signatures of complex spatiotemporal networks involved in cognitive control.
Studien zu ereigniskorrelierten Potentialen (EKP), die das Aufgabenwechsel-Paradigma anwenden, zeigen, dass mehrere EKP-Komponenten durch die Aktivierung proaktiver Kontrollprozesse – beteiligt an der Vorbereitung einer Aufgabenwiederholung oder eines Aufgabenwechsels – sowie reaktiver Kontrollprozesse – beteiligt an der Umsetzung der aktuellen oder neuen Aufgabe – moduliert werden. Das Verständnis der funktionalen Bedeutung dieser EKP-Komponenten wurde bisher jedoch durch die studienübergreifende Variabilität ihrer Robustheit sowie ihrer zeitlichen Dynamik und Skalpverteilung erschwert. Ziel dieser Studie ist es, den Einfluss der Wahl der Referenzelektrode bzw. des räumlichen Filters auf die Anzahl, das zeitliche Profil und die Skalpverteilung von EKP zu untersuchen, die während des Aufgabenwechsels evoziert werden. Wir verglichen an 201 gesunden Probanden vier Konfigurationen hinsichtlich der Mischungs- und Wechselkosteneffekte in Cue- und Target-gekoppelten EKP-Wellenformen: die zwei gebräuchlichsten (d. h. gemittelte Mastoid-Referenz und Common-Average-Referenz) sowie zwei neuere Ansätze, die auf eine Reduktion der Volumenleitung abzielen (d. h. Reference Electrode Standardization Technique [REST] und Oberflächen-Laplace-Transformation). Alle vier räumlichen Filter bildeten dieselben gut charakterisierten EKP-Komponenten ab, die typischerweise in Aufgabenwechsel-Paradigmen zu beobachten sind: die Cue-gekoppelte Wechsel-Positivierung (switch positivity) und den Target-gekoppelten N2/P3-Effekt. Sowohl die Anzahl der mit Mischungs- und Wechselkosten assoziierten EKP-Effekte als auch deren zeitliche und räumliche Auflösung fielen jedoch bei der Oberflächen-Laplace-Transformation höher aus, wodurch sich rasche zeitliche Anpassungen nachweisen ließen, die mit den anderen räumlichen Filtern nicht identifizierbar waren. Wir schlussfolgern, dass sich die Oberflächen-Laplace-Transformation möglicherweise besser dazu eignet, EEG-Signaturen komplexer raum-zeitlicher Netzwerke zu charakterisieren, die an Prozessen der kognitiven Kontrolle beteiligt sind.
Reference Key
wong2018frontiersevent-related Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors Aaron S. W. Wong, Patrick S. Cooper, Alexander C. Conley, Montana McKewen, W. Ross Fulham, Patricia T. Michie, Frini Karayanidis
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Journal Journal of enzyme inhibition and medicinal chemistry
Year 2018
DOI
10.3389/fnins.2018.00143
URL
http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fnins.2018.00143/full
Keywords
cognitive control neuropsychiatry biological psychiatry rest erpneurosciences average mastoids

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